資源簡介

(共31張PPT)
2.3.1 胚胎工程的理論基礎
本節聚焦：
1.胚胎形成經過了哪些過程？
2.受精和早期胚胎發育的
基本過程是怎樣的
情境導入
我國奶業現狀分析
能不能讓引進的良種奶牛快速、大量繁殖呢？
思考
我國奶牛單產水平低。高產奶牛引進價格昂貴，且牛生育率很低，靠大量引進優良品種來提高產量不太可行。
——什么是胚胎工程？
①核移植技術進行克隆
②通過體外受精、胚胎分割等胚胎工程技術獲得多個良種奶牛胚胎，后移植給代孕母牛生下后代。
什么是胚胎工程呢
操作對象
技術種類
工程實質
理論基礎
動物生殖細胞、受精卵、早期胚胎細胞
體外受精、胚胎分割、胚胎移植
在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。
哺乳動物受精和早期胚胎發育的規律
胚胎工程的定義
胚胎工程是指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
細胞間的信息交流（細胞膜上的糖蛋白有識別作用）
細胞膜具有一定的流動性
問題1：精卵相互識別的體現細胞膜什么功能？
問題2：精卵融合的結構基礎是什么？
胚胎工程的理論基礎——受精
受精前的準備階段
受精階段
指精子和卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。
準備階段Ⅰ——精子獲能
準備階段Ⅱ——卵子的準備
輸卵管
受精
場所：
階段：
定義：
胚胎工程的理論基礎——受精
精子的形成過程
精原細胞
大量精原細胞
初級精母細胞
次級精母細胞
精細胞
精子
染色體復制及相關蛋白質合成
細胞變形
減數分裂Ⅰ
減數分裂Ⅱ
（2）精子的結構：
頭
頸
線粒體鞘
尾巴
頂體
（主要是細胞核）
（為精子運動提供能量）
（由中心體演變而來）
（1）場所：
曲細精管
在雄性動物的 內完成。
睪丸
有絲分裂
大鼠的精子190μm長而大象的精子卻只有50μm長。
不同種動物精子的形態相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關
⑤精子形成
④細胞質濃縮
①頂體的發生
②尾的發育
③精子頭出現
精細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，為什么細胞核和線粒體都保留下來？
細胞核是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過程。
線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和運動提供能量。
精子變形的過程
胚胎工程的理論基礎——受精
1
準備階段1——精子獲能
科學研究發現，剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的生殖道發生相應的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現象稱為“精子獲能”
精子獲能的原因：精液由精子和精漿組成，精漿中含有抑制精子獲能的物質，只有精子進入雌性動物的生殖道后，由生殖道分泌產生相關物質解除對精子的抑制，才能使精子獲得受精的能力。
1、精子獲能的方法：
①自然：直接利用雌性動物的生殖道
②胚胎工程：培養在人工配制的獲能液
Ca2＋載體肝素等
精子獲能指精子獲得受精能力，而不是獲得能量。
2、研究精子獲能機制的意義：
實現了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，
為 的建立奠定了基礎。
體外受精技術
張明覺，美籍華人，生殖生物學家、育種學家和避孕藥的創始人。1951年發現“精子獲能”現象，為哺乳動物體外受精奠定了理論基礎。由于他在體外受精和胚胎移植研究中作出的重大貢獻，被人們譽為“試管嬰兒”的先驅。
胚胎工程的理論基礎——受精
1
準備階段1——精子獲能
胚胎工程的理論基礎——受精
卵子的形成過程
1、形成場所：
在雌性動物的 內完成。
卵巢
卵泡中的卵母細胞在排卵前都處于 。
卵細胞的形成是一個 的過程，有 次暫停
不連續
兩
2、特點：
性成熟后，受______刺激，繼續分裂
減數分裂Ⅰ前期
性激素
③卵子成熟的場所：
排出的卵子都要在________內進一步成熟。
②不同動物排出的卵子成熟程度 ：
有的可能是________________，如馬、犬等；
有的可能是________________，如豬、羊等；
初級卵母細胞
次級卵母細胞
①卵子一般在排出 后才能被精子穿入。
2-3h
不同
輸卵管
④卵子具備與精子受精能力的時期：___________________期。
胚胎工程的理論基礎——受精
2
準備階段2——卵子的準備
MⅡ（減Ⅱ中期）
思考：在進行體外受精操作時，需要對精子和卵子進行什么處理？
精子——獲能處理； 卵子——培養成熟
1.受精時，精子依次穿過了哪些結構？
2.防止多精入卵的機制有哪些？
3.精子入卵后，結構發生了哪些變化？
4.卵細胞受精的標志是什么？受精完成標志是？
胚胎工程的理論基礎——受精
【任務一】觀看視頻，思考以下幾個問題：
3
受精階段
胚胎工程的理論基礎——受精
3
受精階段
獲能后的精子與卵子在 相遇
釋放多種酶（頂體酶）
溶解卵細胞膜外的一些結構（如透明帶）
借助精子自身運動
精子接觸卵細胞膜
頂體反應
第1步：精子穿越卵細胞膜外結構（放射冠和透明帶）
放射冠
透明帶
細胞核
卵細胞膜
受精作用
輸卵管
第2步：透明帶反應
在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外面的透明帶會迅速發生生理反應， 。
阻止多精入卵的第一道屏障
精子入卵后， 會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內。
阻止多精入卵的第二道屏障
第4步：卵細胞膜反應
第3步：精子入卵
精子外膜與卵細胞膜融合，精子入卵。
3
受精階段
阻止后來的精子進入透明帶
卵細胞膜
第5步：雌雄原核的形成
①雄原核的形成：
精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。
②雌原核的形成：
精子入卵后被激活的卵子完成 ，
排出第二極體，形成雌原核。
雄原核
第一極體
放出的
第二極體
卵子完成減數分裂Ⅱ
輸卵管
精子入卵激活后
發生場所：
發生時間：
雌原核
注意：雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在原來細胞核的基礎上形成的新核，原核膜已破裂。
多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ
3
受精階段
減Ⅱ
第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成
雌、雄原核充分發育
相向移動，彼此靠近
核膜消失，形成含有兩個染色體組的合子，受精卵形成
雌、雄原核靠近
核膜消失，第一次卵裂即將開始
3
受精階段
兩個極體
雌雄原核
受精的標志：
a.觀察到兩個極體（透明帶和卵細胞膜之間）
b.觀察到雌、雄原核。
受精完成的標志：
雌、雄原核融合形成合子
核遺傳物質:
精子和卵子各占一半
質遺傳物質:
幾乎全部來自卵子
受精卵的遺傳物質
準備階段
準備階段1：精子獲能
準備階段2：卵子的準備：
精子穿越卵細胞膜外的結構（放射冠和透明層）
透明帶反應(阻止多精入卵的第一道屏障)
精子接觸卵細胞膜
精子入卵(進入卵細胞膜)
卵細胞膜反應(阻止多精入卵的第二道屏障)
雄、雌原核形成
雌、雄原核融合形成合子
受精階段
(受精的標志：觀察到兩個極體或雌、雄原核)
——受精完成的標志
雌性動物生殖道
人工配制的獲能液
在輸卵管內發育到MⅡ期
保證受精卵中的遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證了遺傳的穩定性。
3
受精作用小結
(1)圖中a、b、c表示細胞分裂，依次為 ，在精子與卵子結合過程中完成的分裂是 (填“a”“b”或“c”)。圖中的p、q表示的結構依次是 。c過程發生的場所為 。
1.觀察家畜卵子的發生和成熟示意圖，思考并回答下面的問題：
有絲分裂、減數分裂Ⅰ、減數分裂Ⅱ
c
透明帶、卵細胞膜
輸卵管
(2)卵子成熟后，即可進行受精，判斷卵子受精的標志是______________
_________________________。
可以觀察到兩個
極體(或觀察到雌、雄原核)
鞏固練習
(1)寫出圖中字母表示的結構名稱。
a.　　　 , b.　　　, c.　　 。
2.下圖為哺乳動物受精過程示意圖,請據圖回答下列問題。
(2)該過程發生的場所是　　　,能體現受精作用實質的是圖中的　　過程。
透明帶
雄原核
雌原核
輸卵管
④
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性動物生殖道內發生相應的生理變化,具有了受精能力,這個過程叫　　　 。卵子一般排出后都要在　　　　中進一步成熟,當達到　 　　　　　　 時,才具備與精子受精的能力。
精子獲能　
輸卵管
減數分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)
鞏固練習
次級卵母細胞
受精
2細胞期
4細胞期
8細胞期
受精卵
桑葚胚
囊胚
著床，原腸胚
1.場所：
2.分裂方式：
輸卵管和子宮
有絲分裂
胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育
人卵細胞受精到受精卵卵裂后植入的過程
受精卵
2細胞
4細胞
8細胞
桑葚胚
囊胚
原腸胚
卵裂（期）
1.卵裂
項目 變化
每個細胞體積
DNA總量
每個細胞內的DNA總量
有機物總量
物質種類
減小
增多
不變
減少
增多
受精卵→桑葚胚
①時期：
②場所：
③特點：
在透明帶內
細胞數量
胚胎總體積
不斷增加
并不增加
胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育
細胞進行代謝分解有機物
2.桑葚胚：
當卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。
①概念：
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
桑葚胚
桑葚
②特點：
這一階段及之前的每一個細胞都具有發育成完整胚胎的潛能，每個細胞都具有全能性，屬于全能性細胞。
胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育
桑葚胚通常有32個細胞左右。
桑葚胚
3.囊胚：
①特點：
細胞開始分化（細胞的結構、功能出現差別）
桑葚胚→囊胚形成
（聚集在胚胎一端的細胞）
（沿透明帶內壁擴展和排列的細胞）
具有全能性
內細胞團
滋養層
囊胚腔
發育成
胎盤和胎膜
發育成
胎兒的各種組織
②結構：
囊胚擴大→孵化
孵化：囊胚進一步擴大會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。
透明帶
胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育
4.原腸胚：
①特點：
受精卵
2細胞胚
4細胞胚
8細胞胚
桑葚胚
囊胚
原腸胚
②結構：
出現胚層分化
逐漸分化形成各種組織、器官等
表面的細胞層
向內遷移的細胞
內外兩個胚層之間
中胚層：
外胚層：
內胚層：
全能細胞
細胞分化
幼體
繼續分化
出生發育
性成熟個體
孵化
卵裂期
胚胎發育
胚后發育
個體發育
內細胞團
滋養層細胞
囊胚腔
外胚層
中胚層
內胚層
拓展：胚胎發育 vs 個體發育
討論：(1) 表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高
馬的胚胎進人子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段。
思考·討論 不同動物受精卵發育的比較
（2）將體外培養的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎 如果換成牛又該怎樣處理
小鼠應選擇至少發育到桑葚胚階段的胚胎進行移植。
牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮，但為了提高移植后胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。
思考·討論 不同動物受精卵發育的比較
(3) 不同動物胚胎進入子宮所處的時期不同，這個胚胎工程提供了什么啟示？
體外受精形成的胚胎，發育到一定階段方可移植到子宮中。
思考·討論 不同動物受精卵發育的比較
1.判斷下列有關哺乳動物受精的表述是否正確。
（1）在自然條件下，受精在子宮中完成。（ ）
（2）精子需要獲能才能與卵子結合，而卵子一經排出就具備受精能力。（ ）
（3）精子入卵后，卵細胞膜會發生反應阻止其他精子入卵。（ ）
2.下列有關哺乳動物早期胚胎發育的敘述，錯誤的是（ ）
A.在桑葚胚階段，胚胎的內部開始出現含有液體的腔
B.胚胎干細胞是一類未分化的細胞，可以從早期胚胎中分離獲得
C.桑葚胚的細胞一般都具有全能性，囊胚的細胞逐漸分化
D.受精卵早期分裂時，胚胎中細胞數目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加
×
×
√
A
一、概念檢測
1.胚胎發育中的細胞分裂均為有絲分裂，原腸胚階段是個體發育中分化
限度最大的階段，但細胞分化貫穿于生物體整個生命歷程中。
2.桑葚胚及以前的細胞均未分化，細胞全能性高，是胚胎分割的最佳時期。
3.桑葚胚到囊胚的發育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，
也可用于胚胎分割。
4.卵裂期和桑葚胚時期，只進行細胞分裂，不需要從外界獲取營養物質，
胚胎發育所需營養主要來自卵黃。
囊胚期細胞開始分化，透明帶破裂，滋養層細胞（以后發育成胎盤、
胎膜，與母體建立聯系）從外界吸收營養物質，使胚胎繼續發育。
1.下圖是胚胎發育過程中某階段示意圖，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．圖中②將發育為胎膜和胎盤等結構
B．圖中③可發育成胎兒的各種組織
C．高等哺乳動物細胞分化開始于桑葚胚期
D．胚胎從①中伸展出來的過程叫作孵化
C　
解析：圖中②是滋養層，將發育為胎膜和胎盤，A正確；圖中③處的細胞為內細胞團細胞，可發育成胎兒的各種組織，B正確；高等哺乳動物細胞分化開始于囊胚期，C錯誤；胚胎從①透明帶中伸展出來的過程叫作孵化，D正確。
課堂練習
C　
2.下圖表示精子入卵后，發生（或引起的）一系列變化形成受精卵的過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A.圖中X指卵細胞膜反應，Y指卵子完成減數分裂Ⅱ
B.精子觸及卵細胞膜的瞬間便發生了X，防止多精入卵
C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D.雌、雄原核充分發育后相向移動，繼而合并成一個細胞核
解析：精子觸及卵細胞膜的瞬間便發生了透明帶反應，防止多精入卵，而題圖中X指卵細胞膜反應，B錯誤。
　
課堂練習
B　

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